易漏地層鉆井過程中成因分析與堵漏對策

張亮

摘 要：除了少數(shù)特殊工藝井在局部地層施工時(shí)采用氣體和泡沫替代鉆井液外，絕大多數(shù)井型都是依靠液體鉆井液實(shí)現(xiàn)鉆井的功能。由于不同區(qū)域巖性和地質(zhì)成因存在很大差別，導(dǎo)致不同井型的鉆井液在類型和藥品配方等方面存在很大不同。有水基鉆井液和油基鉆井液的區(qū)別；有分散鉆井液、聚合物鉆井液以及油包水鉆井液等多種更加具體的鉆井液類型。漏失是所有鉆井過程中都不愿意看到卻又很難避免的問題，漏失量的大小會(huì)對鉆井施工發(fā)生深遠(yuǎn)的影響。尤其是當(dāng)發(fā)生大規(guī)模的井漏時(shí)，由于泥漿流失過多，勢必造成泥漿材料消耗過大，同時(shí)容易引發(fā)井下出現(xiàn)壓差卡鉆、坍塌卡鉆等復(fù)雜情況，甚至引起井涌、井噴等惡性事故。本文主要探討在山東東營地區(qū)施工井的堵漏工藝，通過分析處理井漏與鉆井時(shí)效的關(guān)系，為鉆井堵漏提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鉆井作業(yè)；地質(zhì)因素；操作因素；時(shí)效關(guān)系；處理對策

井漏是鉆井作業(yè)中經(jīng)常遇到的復(fù)雜情況。井漏的原因分地質(zhì)因素和人為因素，地質(zhì)因素不可避免，人為因素必須想辦法加以克服。井漏與泥漿濾失性能存在很大的聯(lián)系，需要根據(jù)地質(zhì)特征，確定合理的鉆井液濾失量。在山東東營地區(qū)鉆井，上部微漏的淺地層以快速鉆進(jìn)、迅速通過為主；下部含裂縫或溶洞的深地層以預(yù)防、封堵等措施加以解決。在實(shí)施空氣鉆井和泡沫鉆井后在轉(zhuǎn)換泥漿的過程中，要做好潤滑和封擠微裂縫工作。在充滿噴、塌、卡、漏以及高含H2S氣體等高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域施工時(shí)，需用套管有效封隔高壓或易漏地層。堵漏時(shí)重點(diǎn)做好易漏地層的承壓能力，同時(shí)做好工程和技術(shù)上的應(yīng)急準(zhǔn)備工作。

1井漏發(fā)生的原因及漏失類型

1.1井漏的原因。各種巖性的地層中都有可能發(fā)生井漏，井漏按通道形成的原因主要有兩種。一種是地質(zhì)因素形成的自然通道，另一種是人為因素形成的漏失通道。自然通道存在于地層的孔隙、裂縫和溶洞中，是天然存在而無法避免的；人為因素是在施工的過程中，人為造成施加的外力大于地層巖石的破裂壓力或者人為使天然閉合裂縫開啟而形成新的裂縫，是施工過程中盡量要避免發(fā)生的情況。

1.2漏失的類型。按漏失通道的形狀，可以分成孔喉、裂縫、洞穴及混合型。

2漏失與濾失的區(qū)別及聯(lián)系

2.1 漏失與濾失的區(qū)別。井漏是指在鉆井、固井、測試等各種井下作業(yè)中，工作液（包括鉆井液、水泥漿、完井液及其它流體等）在壓差作用下漏入地層的現(xiàn)象。鉆井液漏失是鉆井作業(yè)中的一種常見的井下復(fù)雜情況，應(yīng)當(dāng)盡可能予以控制。濾失是指在壓力差作用下，鉆井液中的自由水向井壁巖石的裂縫或孔隙中滲透，稱為鉆井液的濾失作用[1]。濾失量是鉆井液正常的性能指標(biāo)，它的大小，會(huì)對不同地層產(chǎn)生不同影響。濾失量要適當(dāng)控制，根據(jù)巖石特點(diǎn)、井深、井深結(jié)構(gòu)以及鉆井液類型來確定。

2.2 漏失與濾失的聯(lián)系。漏失同濾失有很大的聯(lián)系，特別是在有漏失的地層，漏失和濾失是同時(shí)發(fā)生的。二者同為泥漿體系中液體的缺失，在微漏和小漏的情況下，如果泥餅致密、造壁性好，漏失速度會(huì)有所降低甚至?xí)Ｖ孤┦АＴ诼┦?yán)重的情況下，受地層應(yīng)力以及漏失通道的影響，光靠增強(qiáng)泥餅致密程度、降低泥漿濾失無法有效地控制漏失，有時(shí)反而會(huì)因?yàn)槟酀{性能的大幅度變化，井壁上虛泥餅增厚，造成縮徑、粘卡等復(fù)雜情況。在這種情況下，需要運(yùn)用多種堵漏手段方能解決漏失的問題。

3不同井型的泥漿漏失與堵漏方法

3.1東營地區(qū)堵漏技術(shù)研究

東營地區(qū)上部地層巖性主要為棕紅色泥巖、棕色泥巖、粗砂巖及含礫砂巖等，其巖性極易吸水膨脹，造成井眼縮徑，引發(fā)卡鉆、坍塌、漏失等復(fù)雜情況；下部地層巖性主要為大段灰綠色泥巖、褐灰色泥巖、黑褐色油頁巖、白云巖以及粉砂巖等，其中泥頁巖水敏性強(qiáng)，易垮塌及剝蝕掉塊。在二開鉆進(jìn)自明化鎮(zhèn)至館陶組階段，通常采用的處理方法是在振動(dòng)篩出水管處加入聚丙烯酰胺稀膠液，將井內(nèi)自然造漿產(chǎn)生的泥漿中的巖屑和土粉漿完全絮凝在循環(huán)池內(nèi)，從而保持清水鉆進(jìn)，形成較高的機(jī)械鉆速。只要保證井壁具有一定的穩(wěn)定性、不會(huì)大面積垮塌造成沉砂卡鉆，鉆井液適度的漏失和較大的濾失都是可以允許的。在東營組地層清水轉(zhuǎn)換泥漿后，加入3%～5%的防塌劑和降失水劑，是可以減少泥漿漏失和濾失，保證井眼穩(wěn)定的。

3.2復(fù)雜地層堵漏技術(shù)研究

3.2.1 空氣或泡沫鉆進(jìn)井段泥漿轉(zhuǎn)換技術(shù)。應(yīng)用空氣鉆和泡沫鉆井技術(shù)，可以獲得常規(guī)鉆井5～10倍的機(jī)械鉆速，能否成功實(shí)施空氣和泡沫鉆井，是鉆井提速的重要環(huán)節(jié)。在轉(zhuǎn)換鉆井液時(shí)，通常采用提起鉆具后，用噴淋的方式澆入油基鉆井液，造成井壁潤濕反轉(zhuǎn)效應(yīng)，可有效控制泥頁巖的水化分散，提高泥漿的抑制性，增強(qiáng)潤滑性。在循環(huán)泥漿時(shí)，帶有一定濃度的堵漏劑，可以封擠微裂縫，減小泥漿的漏失，增強(qiáng)井壁的穩(wěn)定性。

3.2.2鉆進(jìn)中經(jīng)常性漏失井型的泥漿處理。東部地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，褶皺、斷層較多，即使相鄰井位都面臨著很多不同，經(jīng)常性出現(xiàn)噴、塌、卡、漏等復(fù)雜情況，給施工帶來很大不便。

3.3井塌和井漏相互交錯(cuò)地層的堵漏處理

在三開井段鉆遇地層為下二疊系和石炭系地層，以灰?guī)r和白云巖為主，巖性為生物碎屑巖，局部含有燧石結(jié)核及產(chǎn)蜓腕足類、珊瑚等破碎地層，地層膠結(jié)性差、巖性破碎。三開裸眼井段長，地層壓力體系多，上部地層地應(yīng)力高，下部地層地應(yīng)力小，泥漿密度窗口窄。上部地層需要的泥漿密度高，否則無法給井壁提供足夠的側(cè)向力，保持井壁穩(wěn)定。在地應(yīng)力交互變化和鉆具的碰撞刮擦下，極易產(chǎn)生掉塊，造成鉆井過程中鉆具硬卡；下部地層需要的泥漿密度低，否則容易引起井漏，導(dǎo)致在鉆井液和地層孔隙壓力的壓差作用下，將鉆具緊壓在井壁泥餅上而造成卡鉆。解決問題的方法：1）提前下入三開套管。2）采用1.50 g/cm3及以上密度的鉆井液，保證上部地層具有足夠的壓持效應(yīng)，避免上部地層出現(xiàn)較多掉塊而造成硬卡。3）采用1.46 g/cm3及以下密度的鉆井液，保證施工時(shí)降低對井底的鉆井液壓力，避免發(fā)生井漏。

4結(jié)論及建議

1）不同地層因地質(zhì)成因不同，出現(xiàn)井漏的情況大不相同，因此采用的堵漏手法也存在很多不同之處，要按照具體情況分類對待。在處理井漏情況時(shí)，一定要考慮其它復(fù)雜情況可能同時(shí)發(fā)生的概率。以保障工程上的安全施工為第一原則，以能夠掌控鉆井技術(shù)措施和鉆井液使用情況為基礎(chǔ)。通過有效的手段處理井漏與鉆井實(shí)效的關(guān)系，盡量降低鉆井液浸泡坍塌井段的時(shí)間。2）針對地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地層，堅(jiān)持以預(yù)防為主的原則，盡量避免人為因素造成的井漏。設(shè)計(jì)合理的井深結(jié)構(gòu)，用套管封隔高壓或易漏地層[6]。采取降低鉆井液密度與地層接近，近平衡壓力施工的方式，保持地層穩(wěn)定。通過多種方式，提高地層的承壓能力以及防漏層的厚度，減少后續(xù)作業(yè)過程中井漏的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄢捷年，徐同臺(tái)，李健鷹，等.鉆井液工藝學(xué)[M].山東東營：石油大學(xué)出版社，2011.

[2]楊景利，何興貴，薛玉志，等.充氣鉆井液與MTC堵漏技術(shù)在ZG10-G1深井的應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2013，20（4）：54.

[3]王忠生，林安村.重溫事故吸取教訓(xùn)提高井控技術(shù)水平[J].鉆井工藝，2016，32（3）：1-4.